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一、简答题

1． 随着肋片的高度增加，换热器的体积、质量和成本增加，换热量也在増加，考虑上述因素应如何确定肋片高度? 如果不考虑经济性，肋片是否越高越好？

【答案】（1）不同材料的体积、质量和成本不一样，不同场合和用途对体积、质量和成本的重视程度也不一样。所以肋片高度的确定标准也不一样。就体积因素而言，对于等截面直肋，耗材设:，则:

（体积不变的情况下）

令

整理得:

解此超越方程:

即

mH 是一个无量纲参数，该值表示H 与m 间的制约关系。不同材料，不同截面形状，不同换热条件，m 不同，所以H 也不相同。

（2）不考虑经济因素时，肋片也并非越高越好。因为肋片散热量与mH 的双曲正切成正比，而双曲正切是以1为极值的单调増加函数，mH=l.5时其值已超过0.9。

2． 工程上采用加肋片来强化传热。何时一侧加肋? 何时两侧同时加肋？

【答案】（1）当传热壁一侧时，该侧加肋可强化传热；

但（2）当传热壁两侧Bi 都小于0.1时，则两侧都可加肋。 加肋时应使壁面两侧表面传热热阻尽量相近，这样强化传热效果好。当壁面两侧均

一侧表面传热热阻显著大于另一侧表面传热热阻时，在热阻大的一侧加肋效果较好。

3． 什么叫时间常数？试分析测量恒定的流体温度时对测量准确度的影响。

【答案】（1）具有时间的量纲，称为时间常数；

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（2）

测量恒定的流体温度时

的0.368

时所经历的时间。对测量准确度的影响：数值上等于过余温度为初始过余温度越小，表示物体热惯性越小，到达流体温度的时间越短。测温元件的时间常数大小对恒温流体的测量准确度没有影响，对变温流体的测量准确度有影响，越小，准确度越高。

4． 对于竖壁表面的自然对流，当时，仍有自然对流是因温差引起的，但的流动边界层区域并不存在温差（温度近似等于），为什么流体仍然存在着流动速度？

【答案】这是由于流体黏性力的拖拽作用，使未被加热的流体沿壁面向上流动的原因。

5． 等温面与等温线的特点？

【答案】（1）温度不同的等温面或等温线彼此不能相交；

（2）在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲，或者就终止于物体的边界上； 线）

（3）等温面或等温线的分布并不一定均匀。

6． 试说明“无限大”平板的物理概念，并举出一两个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题。

【答案】（1）所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度尺寸，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧温度均匀时，热量垂直于板面方向流动。

（2）薄板两侧均匀加热或冷却，以及炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。

7． 温度为T 的灰体，其有效辐射是否有可能大于同温度下的黑体福射？

【答案】有可能。因为有效辐射等于自身辐射与投入辐射的反射部分之和，反射部分越大，有效辐射也越大，因此，完全有可能某一温度下的物体其有效辐射大于同温度下的黑体辐射。

8． 掠平壁层流边界层内，为什么存在壁面法线方向（y 向）的速度v?

【答案】y 向的速度v 是由于边界层不断増厚，所排挤掉的流体产生的速度。

9． 冬天，在相同的室外温度条件下，为什么骑摩托车比步行时感到更冷些，一般要戴皮手套和护膝？

【答案】因为强制对流换热强度与流体壁面之间的相对速度有关，相对速度越大，对流换热越强。与步行相比，骑摩托车时相对速度较大，对流换热强度大些，因此人体会散失较多的热量从而感到更冷些。

皮手套和护膝，由于透气性差、导热系数小，增加了传热热阻，降低了散热量，从而起到保护作用。

10．已知导热物体中某点在密度矢量？

【答案】（1）矢量大小:

第 3 页，共 71 页 三个方向上的热流密度分别为如何获得该点的热流

（2）矢量的方向余弦:

二、计算题

11．如图1所示，有两个同心球壳，半径分别为和

球壳2内表面温度为发射率为。球壳1外表面温度为，发射率为；内、外表面黑度均为

时，如果在两个同心球壳中插入半径为的球壳并与球壳1和2同心，忽略球壳3的导热热阻和厚度。（1）求当改变球壳3的半径

球壳1和2之间的辐射换热热流随

取哪些措施？

的变化关系；（2）为了减小两球壳间的辐射换热，你应该采

图1

【答案】（1）画出辐射换热网络图，如图2所示。

图2

可得:

因此有:

整理得:

（2）如果减小球壳1和球壳2之间的辐射热流，应增加辐射热阻:①从以上结果可以看出，减小球壳3的半径 ②减小各面的发射率

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